La masa y el peso son fáciles de confundir. La diferencia es más que algo que afecta a los estudiantes que hacen la tarea: está a la vanguardia de la ciencia. Puede ayudar a los niños a comprender esto repasando las unidades y hablando de la gravedad, de dónde proviene la masa y cómo actúan la masa y el peso en diferentes situaciones.
Masa versus peso
Una diferencia importante entre masa y peso es que el peso es una fuerza, mientras que la masa no lo es. Una definición simple de peso para niños es: el peso se refiere a la fuerza que la gravedad aplica a un objeto. Una definición de masa simple para niños es: la masa refleja la cantidad de materia (es decir, electrones, protones y neutrones) que contiene un objeto. Podemos colocar una balanza en la luna y pesar un objeto allí. El peso será diferente porque la fuerza de la gravedad es diferente. Pero la masa será la misma.
Algunos ejemplos masivos para niños podrían incluir diferentes cantidades de arcilla; a medida que se quitan los pedazos de arcilla, la masa del objeto disminuye. La masa se puede agregar a otra bola de arcilla, aumentando su masa.
En los Estados Unidos, las básculas domésticas y comerciales miden el peso en libras, una medida de fuerza, mientras que en casi todos los demás países del mundo, las escalas se miden en unidades métricas, como gramos o kilogramos (1.000 gramos). Aunque pueda decir que algo “pesa” 10 kilogramos, en realidad está hablando de su masa, no de su peso. En ciencia, el peso se mide en Newtons, la unidad de fuerza, pero esto no se usa en la vida cotidiana.
Peso: fuerza debida a la gravedad
El peso es la fuerza con la que la gravedad actúa sobre un objeto. Para convertir entre masa y peso, utilice el valor de la aceleración gravitacional g = 9,81 metros por segundo al cuadrado. Para calcular el peso, W, en Newtons, multiplica la masa, m, en kilogramos por g: W = mg. Para obtener masa a partir del peso, divide el peso entre g: m = W / g. Una escala métrica usa esa ecuación para darle una masa, aunque el funcionamiento interno de la escala responde a la fuerza.
Con los niños, es útil hablar sobre el peso en otro planeta, la luna o un asteroide. El valor de g es diferente, pero el principio es el mismo. Sin embargo, las fórmulas solo se aplican cerca de la superficie, donde la aceleración gravitacional no cambia mucho con la ubicación. Lejos de la superficie, debe usar la fórmula de Newton para la fuerza gravitacional entre dos objetos distantes. Sin embargo, no nos referimos a esta fuerza como peso.
Leyes del movimiento de Newton
La primera ley del movimiento de Newton establece que los objetos en reposo tienden a permanecer en reposo, mientras que los objetos en movimiento tienden a permanecer en movimiento. La segunda ley de Newton dice que la aceleración, a, de un objeto es igual a la fuerza neta sobre él, F, dividida por su masa: a = F / m. Una aceleración es un cambio en el movimiento, por lo que para cambiar el estado de movimiento de un objeto se aplica una fuerza. La inercia, o masa, de un objeto se resiste al cambio.
Debido a que la aceleración es una propiedad del movimiento, no importa, puede medirla sin preocuparse por la fuerza o la masa. Suponga que aplica una fuerza mecánica conocida sobre un objeto, mide su aceleración y, a partir de eso, calcula su masa. Esta es la masa inercial del objeto. Luego, organiza una situación en la que la única fuerza sobre el objeto es la gravedad, y nuevamente mide su aceleración y calcula su masa. A esto se le llama masa gravitacional del objeto.
Los físicos se han preguntado durante mucho tiempo si la masa gravitacional y la inercial son realmente idénticas. La idea de que son idénticos se denomina principio de equivalencia y tiene importantes consecuencias para las leyes de la física. Durante cientos de años, los físicos han realizado experimentos sensibles para probar el principio de equivalencia. En 2008, los mejores experimentos lo habían confirmado en una parte entre 10 billones.
